珠海某住宅小区并网光伏发电系统设计

摘要太阳能一般是指太阳热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。本设计主要是包含了太阳能与现代生活的紧密联系，太阳能光伏发电技术在生活中的运用和一些太阳能发电的产品。阐述以住宅高层大楼与复式独栋别墅墙面屋顶以及人行道路路面为主的太阳能产品应用的优点缺点及可行性，从多个角度分析并网式太阳能光伏发电系统的多功能性，将小区内部的人行道，停车棚与太阳能发电结合起来，把平常没有用的住宅小区的大楼外墙面装上太阳能电池板在白天也能通过太阳能电池板进行发电。本文着重介绍了住宅小区建筑和公共设备在太阳能利用方面的相关内容，不仅可以供应自己小区内部的需求，还能将多余发电量卖给周边用户，得到经济回报节约能源的同时也有相当可观的经济收益。还可以为我国的光伏发电和研究提供参考和借鉴。关键词：太阳能；并网式光伏发电；新能源；住宅小区Designofgrid-connectedphotovoltaicpowergenerationsysteminaresidentialareaofZhuhaiAbstractSolarEnergy;SolarEnergy;generallyreferstothesolarthermalradiationenergy,themainperformanceisoftensaidthatthesun'srays.Inmoderntimesitisusedtogenerateelectricityortopowerwaterheaters.Thisdesignmainlycontainsthesolarenergyandthemodernlifeclosecontact,thephotovoltaicspowergenerationtechnologyinthelifeapplicationandsomesolarpowergenerationproducts.Thispaperexpoundstheadvantages,disadvantagesandfeasibilityoftheapplicationofsolarenergyproducts,whicharemainlyusedinhigh-riseresidentialbuildings,multi-typesingle-familyvillas,wallroofsandpavements,thispaperanalyzestheversatilityofthegridconnectedphotovoltaicssystemfrommultipleperspectives,combiningtheinnerwalkways,parkingshedsandsolarpowergeneration,solarpanelscanalsobeusedtogenerateelectricityduringthedaybyinstallingsolarpanelsontheexternalwallsofbuildingsinnormallyunusedresidentialareas.Thispaperfocusesontheuseofsolarenergyinresidentialbuildingsandpublicfacilities,whichcannotonlysupplytheinternaldemandoftheresidentialarea,butalsoselltheexcesspowertotheneighboringusers,thereareeconomicbenefitsaswellasenergysavings.ItcanalsoprovidereferencefortheresearchanddevelopmentofphotovoltaicpowergenerationinChina.Keywords:SolarEnergy;grid-connectedPhotovoltaicPowerGeneration;newenergy;residentialarea目录TOC\o"1-3"\h\u1前言 1.1太阳能光伏发电的原理 1.2本次设计的目的和意义 1.3本次设计在我国内外的发展情况和现存问题 1.4本次设计应处理太阳能发电的主要问题 2本次设计总体概况 2.1住宅小区发电并网及示意图 2.2住宅小区的平均总发电量和总耗电量的具体分析 2.3别墅屋顶太阳能电池板的结构和理论剖析 3发电系统的设备的选型 3.1系统设计的太阳能电池板和模型制作太阳能电池板的选型 3.2本次设计和实物制作过程中逆变器和控制器的选型 3.3制作实物模型过程中所需要的蓄电池选型 3.3本次设计的经济性和可行性的分析 4光伏发电系统实物模型制作 4.1设计的应用分析 4.2制作实物模型 5结论 参考文献 致谢 附录 前言太阳能光伏发电系统（Solarphotovoltaicpowergenerationsystem）是一种有别于传统发电形式的新型发电系统。太阳能是一种清洁、可再生能源，太阳能光伏发电实现了直接将太阳能转化为电能【1】。它主要由太阳能电池板、控制器、逆变器、蓄电池四大部分组成，太阳能光伏发电的转换机构是太阳能电池板，光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应。太阳能光伏发电是依靠太阳能电池组件，利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体PN结上，由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能【2】。而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置【3】。随着些年来科技、经济的发展和全球化能源需求量大大增加，在全球石油能源日渐枯竭的情况下，电能等新型能源已然成为了人们在新时代的能源选择，所以现在各国都急迫的需要可以用来代替需求的新型能源，而且新型能源也成为了21世纪军事和经济发展中占有决定性的地位。在这样的背景下太阳能出现在了人们的视野中，作为一种高效、无污染而且还是一种永不可竭的新型能源，世界各国政府都把太阳能能源的开发和利用提高到国家战略发展的地位，而且在人们的生活中对太阳能的利用也有相对的研发，特别是在太阳能光伏发电方面有很广泛的利用。而且光伏发电具有无污染、无噪音和维护简便等优点，加上我国幅员辽阔在人烟稀少的高原地区有着独特的天气状况，而太阳能光伏发电能够完全的解决这些问题，为当地居民解决了至关重要的问题。住宅小区是现在新时代随处可见的，是城市的重要组成部分也是人们赖以生存的和居住的地方和人类的生活息息相关。而实现住宅小区乃至城市运转的就是电能，随着时代的发展大部分人全部涌入城市，进而越来越多的住宅小区拔地而起成为城市不可缺少的一部分，甚至还成为标志性建筑。这些在城市当中分布最多最广的建筑人们决定将其完美的利用起来。于是一个大胆的想法就此萌发，因为这些建筑物常年裸露在阳光的暴晒下，其中有巨大的太阳能可以用来为人们所用，所以人们把住宅小区的高层大楼的墙面和屋顶安装上太阳能电池板。通过白天太阳能的吸收转换成电能，从而供应本小区内部的电能消耗。而本设计就是阐述住宅小区并网光伏发电系统的理论设计和目的意义。1.1太阳能光伏发电的原理由太阳能转换成电能（如图1.1所示）图1.1太阳能光伏发电原理太阳能光伏发电的原理：实质是通过太阳光照射在太阳能板上的吸光界面层从而产生e--空穴对，产生的越多能够生成的电流就越大。电池板界面层能够吸收的光能越多，那么所需要的太阳能电池板的面积也就越大，在太阳能电池电池中所形成的电流也越大，通过这种方式讲光能之间转化成电能的一种新型方式。1.2本次设计的目的和意义由于当前时代的发展，社会科技的进步人们现在对现有能源的需求也越来越大，再加上现在的煤矿资源和化石资源的可使用量越来越来少，面临的能源枯竭问题也越来越严重，同时大量的使用化石能源对我们的生活环境造成了巨大的污染。所以对于新型能源的研发引起全球各国政府的高度重视，也将新型能源的研发提上国家战略计划的层次，在各国政府都在研发新型能源的进程中人们对太阳能的重视也越来越高，对太阳能的研究也是越来越深入。，世界各国对太阳能的开发都紧锣密鼓的进行着。我们国家也不能因此放慢脚步，截止2018年12月底，全世界所有的光伏发电机组的发电总量已经超过550GW，其中2018年全球新装太阳能光伏发电机组发电总量为150GW，比2017年净增加45%。2008年到2017年期间，全球每年平均光伏发电机组增长率远远超过41%，同时成为全球每年增长速率最为迅速的新型能源产业之一。我国光伏发电产业能有这么快的发展速度也离不了我国政府的大力扶持，不仅为一些企业提供技术方面的支持，同时还为光伏发电项目提供相应的资金补贴，而且还出台了各种对于光伏产业的优惠政策【4】。经过我国政府和国内光伏行业的所有大中小企业的不懈努力，我国国内的光伏产业终于步入了蓬勃发展的轨道。凭借着我国在光伏行业的优质的产业配套、人才资源、造价成本等优势，当然还包括国家政策和政府的大力度的扶持，抓住国内光伏行业市场新兴崛起的优势，将自主创新的理念和引进改良的策略相互结合、共同促进，通过这种方式我国的光伏产业逐渐成长为具有我国光伏行业发展特色的产业体系，成为了国内极少数的能够在国际竞争当中具有很大优势的行业【5】。与此同时城市的快速发展经济的崛起越来越多的外来人口开始涌入城市，住宅小区大量崛起，这无疑给我们提供了大量可以利用的空间，也是本次设计的先决条件。1.3本次设计在我国内外的发展情况和现存问题表1.1我国太阳能发展进程我们国家的对于光伏发电产业研发时间进程对于西方国家来说是相对比较晚的，在太阳能产业发展的早期我们国家主要是以制造太阳能电池为主，西方的部分欧盟国家是我国太阳能电池板出口的主要国家。特别是在2008年全球金融危机的爆发，欧美等经济发达的国家受到严重的影响，各个国家的失业率迅速飙升，贸易保护主义异军突起。在这样的背景下，其中包括新型的光伏发电产业为主的中国许多出口国外的行业遭受到了巨大的损失。在2012年2月左右美国及一些欧盟国家对我国的太阳能光伏产业施行了严厉的惩罚手段，对当时的国内光伏发电产业造成了巨大的冲击，同时也产生了很多不好的影响，导致我国国内很多实力薄弱没有竞争力的企业纷纷倒闭。从2013年起我国政府出台了相关的鼓励政策，在政府和我国光伏发电企业的不懈努力下，我国的光伏行业终于步入正轨得以蓬勃发展。目前，太阳能利用还不到全球能源消耗的0.05%，为了获取可用的、丰富的可再生能源系统，需要注入资金研制与太阳能相关的新发明，并进一步提高其利用效率【6】。目前我国利用建筑物太阳能发电的主要是广泛使用光伏发电在当前日益发展的社会进程中，人们对自己的生活环境和居住条件的要求是越来越高，所以导致人们对于自己居住场所的温度、湿度和舒适度方面都有很高的要求，为了更好的调节空气的温度当然空调是必不可少的存在，空调等设备超负荷运行导致能源的大量消耗，很多环保志愿人士节能环保的呼声也越来越高。在此同时，许多的企业也看中了其中的商机，大力研发具有发展前景的清洁能源。我国著名企业汉能集团在光伏发电领域一直处于领头羊地位，在建筑交通和公共设施等领域都有很深入的研究和发展。其中最大的项目就是2015年建成的广汽本田增城工厂。是国内汽车行业最大的分布式光伏发电项目，每年可提供增城工厂20%的用电量，节约标准煤炭2300吨，每年减少排放二氧化硫457吨，减少二氧化碳排放17500吨，相当于每年种树950000棵。为节约能源做出的巨大的贡献【7】。图1.2广汽本田17MW分布式光伏发电项目图1.3广汽本田17MW分布式光伏发电项目我国在交通方面也有太阳能的可利用，汉能与中国恒天TAM公司共同开发的国内首套机场摆渡巴士薄膜太阳能车顶系统。组件类型：GSEPowerFLEX组件装机容量：16片100W柔性薄膜光伏组件该项目利用敷设在摆渡车车顶高效的GSE柔性薄膜光伏组件所发的电能作为车辆的储备补充电力，既为摆渡车空调系统的长时间运行提供了保障，增强了车内体感舒适度，又提升了摆渡车的续航能力。图1.4汉能与中国恒天TAM共同开发机场太阳能摆渡巴士现有的光伏发电系统技术在道路交通方面也有创新的利用，美国科学家在路灯上安装太阳能电池板链接在路灯的LED灯上，解决了古老路灯的局限性大大增加了实用性。而荷兰的研发团队设计了一款硬度大，耐磨损性能强，摩擦力稳定的新型多晶硅树脂薄膜太阳能电池板，薄膜厚度仅为7mm,而且防水耐用,经得起大量汽车碾压,安装在人行道上因为硬度够大完全可以承受人的踩踏，因为太阳能电池板平展性，也解决了路面的积水的问题。同时它的实用寿命长达20年之久，每一公里的发电量可以供4000人所有用电需求。2016年美国密苏里州交通局当局，与爱达荷州初创公司SolarRoadways联手在美国历史悠久的66号公路上铺设了太阳能路面。图1.5美密苏里州在66号公路铺设太阳能路面1.4本次设计应处理太阳能发电的主要问题并网型太阳能光伏发电系统分为集中式并网和分散式并网，但是所有的光伏发电系统都有共同的四个局限性。稳定性能；因为我们一天24小时都是需要消耗电能的就算是晚上休息家里的用电器还是需要正常运转的，所以一天24的时间，其中每天日照时间却只有12个小时，而且在冬季的时候每天的日照时间往往还不足10个小时，这还不包括阴雨天气，所以有时一天的发电量并不能满足一天的用电需求量，它并不能像电厂一样全天任何时间都可以无休止的供电来满足人们的用电需求。所以要解决这个问题我们就需要自己装配足够容量的蓄电池，在平时用户用电需求量不是很大，但是光照充足的情况下将产生多余电能储存在蓄电池内，当夜晚或阴雨天气时使用。或者将发电系统与城市供电网络连接并网，或用风光互补的方式来解决这个问题。一般都是采用与市电并网的形式来解决，一是可以解决光伏发电的弊端，二来可以将产生多余的电能卖给城市的电网系统。b.美观性能；自从太阳能发系统被实现以后，太阳能电池板安装以后的美观问题一直被社会部分人所诟病。认为安装太阳能电池板以后影响了小区的美观，缺少了整体美观性给人的观赏性不如之前，但是他们却忽视了光伏发电系统带来的经济回报和资源的节约对环境的保护。当然为了解决美观性中国汉能集团研发了一种新型的瓦片状的太阳能电池板，它跟普通的瓦片形状一模一样，不仅解决了以往单一的太阳能电池板的古板形式还具备更好的排水性能。中国新兴太阳能行业企业汉能集团所研发的汉瓦产品是通过将太阳能发电芯片植入在具有柔性的太阳能薄膜当中，将其放置在表面呈曲面状的玻璃与特殊的高分子复合材料当中，因为它的形状如普通的瓦片一样因此命名为汉瓦，它具有瓦片形状的特点可以与中国传统文化相结合，可以完全替代传统的普通的防雨水用的瓦片成为一种新型的发电节能的建筑建材。汉瓦打破了对于人们对传统的太阳能电池板的认知，它可以完全与屋顶契合不会造成之前光伏发电组件的不美观性，为屋顶赋予了全新的意义与生命。汉瓦不仅仅是一个防水隔热的建筑建材，也能为户主提供生活所需要的基本电能。图1.6汉瓦c.防水性能；对于安装在住宅楼外墙和屋顶的太阳能电池板来说都是长期暴露在室外的，而且安装在屋顶的太阳能电池板是积水最严重的地方。而且由于珠海的地理位置处于亚热带季风气候，一年四季以潮湿多雨为特点，每年平均降水量可以高达到2700mm-3000mm，所以这就更加考验本次设计的防水措施。光是靠太阳能电池板的外层透光板的保护是远远不够的，远不能达到珠海本地的防水要求，若产生积水电池板内部产生凝结成水滴这样不仅会影响光电转换的效率，减少发电量，而且还会大大减短太阳能电池板的使用寿命。额外增减了另外的维修成本，所以本次设计需要解决的重要问题就是太阳能电池板的防水问题。就过仔细的研究具体有如下两种方案；第一种方案是化学防水，我们使用三防漆,它具有有较强的耐氧化性、热稳定性和抗老化性，能耐多种不同浓度的酸、碱、盐的腐蚀；能在常温或低温下固化。产品特点抗盐雾、防水、防霉、具有良好的电气绝缘性、耐高低温性、耐腐蚀性；渗透力强，可渗入到器件底部；良好的施工性，适合喷、刷、浸等工艺；将这种防水物质直接涂在太阳能电池板内部的电子元件和太阳能电池板内部的电路板上能够很有效的去保护线路板可能会面临的受潮、污染和高温低温交错的恶劣环境，保障其在工作的过程中不会收到影响从而丢失信号。第二种是物理防水：我们所采用的是一种新型的太阳能电池板防水装置，我们再装置的最下部装有和支架连接的橡胶底座，在装置的中间位置安装有两个用来支撑太阳能电池板的支架，用来固定电池板，在装置的上部位置设有整个装置的防水盖。本次设计所采用的新型太阳能电池板防水装置，其设计结构简单、产品安装便捷具有很强的实用性和经济效益，使每块太阳能电池板之间可以完美吻合，使雨水没有缝隙可以渗漏进去，防止滴水、漏水等不良现象【8】。图1.7一种太阳能电池板防水装置连环套d.抗腐蚀性；太阳能电池板都是放置在易腐蚀和易氧化的住宅大楼的外墙和屋顶的，特别是由于经济的发展对环境的污染越来越严重，空气污染日益加剧，导致空气中的酸性增加，酸雨的危害越来越大降雨频率迅速飙升，同时在高层住宅大楼的屋顶和外墙难以清洁和处理，这就加大了对太阳能电池板防腐蚀要求，若没有达到预估要求很容易使阳能电池板轻易受损，导致无法进行光电转换，同时造成经济损失。所以我们不仅需要一款防腐蚀性能好的太阳能电池板，还要有一定的防护措施。在建筑物外墙的太阳能电池板就选用特殊的“玻璃”基铜铟镓硒芯片玻璃，将一块玻璃赋予发电性能，成为发电玻璃，并通过电气等集成系统拼接成一面发电墙。并且这种新型“玻璃”易切割方便组装，具有很强的抗压、抗震和防腐蚀性能。同时把太阳能电池板的表面进行防腐蚀的特殊处理，这样就可以双管齐下更好的达到防腐蚀的目的。e.并网系统的安全性保护：当前分布式发电技术在不断的发展，人们对并网技术越来越的重视【9】。并网技术不但有利于清洁资源的合理利用，而且能有效节约投资成本。但是当前的并网技术还只是初级水平，仅能保证发电的运行。并网运行的光伏系统在电网或并网逆变器发生异常时,必须检测故障并迅速停下逆变器保护电网安全。为此并网逆变器需要设置并网保护装置或具有同等功能的回路。一般需设置:过/欠电压保护、过/欠频率保护和短路故障保护等【10】。2本次设计总体概况2.1住宅小区发电并网及示意图（1）本次住宅小区光伏发电并网系统采用的是具有储能蓄电池的发电系统，工作原理如下图2-1所示。图2-1光伏发电系统示意图该系列光伏发电系统具有的特点：①并网光伏发电系统直接通过太阳能电池方阵，将光能转化成直流电，再通过并网逆变器的转换输出交流电，不通过蓄电池直接输入负载，同时将多余电量输入公共电网。②当遇到天气问题太阳能电池板光电转换效率变低或者负载过大的是可以通过蓄电池或者公共电网为负载供电。（2）本设计选取了珠海某地区，构建了一块以高层住宅群和独栋别墅集中分布的住宅小区，模型示意图见图2-2图2-2某住宅小区示意图本次设计需要在屋顶和前面安装太阳能电池板，所以别墅区要分布在高层大楼的前面区域这样避免太阳光线被高层住在区遮挡。根据资料所提供的珠海本地的天气情况和太阳能的辐射总量当地的日照时长等一系列总要因素的数据来提供参考。通过设定数值类比法和控制变量法对抗腐蚀性能和防水性能进行预先估设，再以详细的数据计算为辅，用详细的计算过程以证明该设计是的确可以运用在我们的日常生活中的，用于验证并网式光伏发电的具体可行性和其节能减排的可操作性。2.2住宅小区的平均总发电量和总耗电量的具体分析总用电量①高层住宅大楼一栋34层，每层共有4户，假设家用照明节能电灯泡为20瓦，每户20盏。其他家用用电器全部选取常用家用电器额定功率。详情见表2.2。表2.1高层住宅楼每户年耗电量常用家用电器名称个数（个）平均功率（kw）工作时长（h）工作天数（天）年耗电量（kw*h）照明灯泡200.03123652628家用空调20.8242007008家用冰箱10.08524365744.6电视机10.16365219洗衣机10.23218082.8热水器11.543652190电脑10.34365438每层公共区域的照明设备选用30瓦节能灯共20盏，加上电梯间、楼梯间的用电照明每层需要5盏。根据国家标注高层民用建筑至少需要两台800kg以上载重电梯，该住宅大楼选用两台十一人载重功率为30kw的电梯，平均年耗电量为131400kw*h。所以每栋高层住宅大楼的年平均耗电量为5.6*105千瓦时。表2.2每栋公共区域年耗电量常用家用电器名称个数（个）平均功率（kw）工作时长（h）工作天数（天）年耗电量（kw*h）照明灯泡200.03123562628电梯2306356131400②独栋别墅的户型为两层复式，占地面积为280平方米。采用中央空调设备其他设备全部选用常用家用电器额定功率，详情见表2.3。表2.3独栋别墅每栋年耗电量常用家用电器名称个数（个）平均功率（kw）工作时长（h）工作天数（天）年耗电量（kw*h）照明灯泡500.03123566570家用冰箱20.085243651488电视机30.163656600洗衣机10.23218082.8热水器31.543656600电脑30.343651760独栋别墅采用为中央空调设备其年耗电量为珠海市冷负荷预估值*建筑单位总面积值*1.1/中央空调平均COP值=2.2*280*2*1.1/3.6=367.4kw*h则独栋别墅每栋年耗电量为2.4*104千瓦时。③小区公共设施用电量。小区公共设施包括有路灯、底下停车场照明、绿化照明等一些设备。根据实际生活情况小区内部人行道路宽度为1.5米，小区内部路灯一般采用为100瓦钠灯用来照明，间隔为15米，总长度为5km。详情见表2.4。表2.4小区公共设施年耗电量小区公共区域用电设备数量（个）用电器平均功率（kw）工作时长（h）工作天数（天）年耗电量（kw*h）人行道路灯3340.11236514.6*105车库照明10000.03243652.6*105绿化设备1000.03123651.3*104则小区内部公共设备年耗电量为17.3*105千瓦时。表2.5整个住宅小区总的年耗电量用电区域高层住宅楼耗电量独栋别墅耗电量小区公共区域耗电量耗电量（kw*h）5.6*1052.4*10417.3*105合计（kw*h）2.32*106则小区内部所有居民生活用电和公共设施用电年耗电量为2.32*106千瓦时。光伏发电系统总发电量在实际的计算过程中，据现有资料表明珠海市平均每年日照时数大概约为2212小时，太阳每年辐射总量大概为5635兆焦耳/平方米（约等于1453千瓦时/平方米）而现有最新发布的《光伏发电站设计规范手册》第7条规定： （1）太阳能光伏发点站的发电量的预估测算应该根据发电站所在地区的太阳能辐射量的情况，并且需要考虑光伏发电站系统的设计方案、太阳能光伏的摆放位置以及环境等各种不确定因素然后再进行计算确定。（2）太阳能光伏发电电站的发电量Ep公式如下：但是在主题建筑墙面铺设太阳能电池板的过程中，必须要考虑到墙面与地面和水平面的太阳照射时的角度是不同的，是处于倾斜状态的。所以需要计算倾斜面的太阳能光伏板的发电量的计算，公式如下：我国普通高层住宅楼层高为2.8米，本小区住宅大楼共34层95.2米，侧面长35米、宽20米。基于太阳照射角度经济效益最大化的基准来考虑，能够用于安装太阳能电池板的位置为南外墙的墙面，而将其他的窗户、通风口尽量放在其他三面，所以可用于安装太阳能电池板的面积为3325平方米，其中屋顶的面积为700平方米为水平平面铺设面积，其余都为斜面铺设。独栋别墅可用铺设太阳能光伏板的位置位于斜面屋顶，面积为600平方米。小区内部人行道路面宽度为1.5米，总长度为5km，可全部用来铺设太阳能光伏发电板皆为水平角度安装。所以水平面铺设的总面积为9600平方米，斜面倾斜安装的总面积81600平方米。通过以上太阳能发电量计算公式则可算出年发电量，如下表所示：表2.6小区平面铺设太阳能板光伏发电上网总量太阳能板种类水平面太阳能年总辐照量HA(kW·h/m2)组件面积总和S(m2)组件转换效率K1系统综合效率K2上网发电量Ep(kW·h)单晶硅1500960017.5%80%2.016*106多晶硅1500960016%80%1.84*106高层住宅大楼的外墙的墙面是与地面呈90度夹角的斜面，剔除建筑结构可使用的总面积为9975平方米，独栋别墅的屋顶为30度倾斜面，铺设面积为1800平方米。经过上述公式计算可以得出在斜面安装的太阳能光伏板发电总量，如下表所示：H独栋别墅屋30度顶倾斜面太阳能每年辐射总量=（1500-1450）*0.41+1450*1/2*1.78+1500*1/2*0.22*0.2=1344kW·h/m2表2.7小区斜面铺设光伏板发电上网总量太阳能板种类倾斜面太阳能年总辐照量(kW·h/m2)组件面积总和S(m2)组件转换效率K1系统综合效率K2上网发电量Epq(kW·h)薄膜板950.599759%80%6.95*105别墅屋顶134418009%80%1.75*105综上所述的数据计算平面铺设和斜面铺设的光伏板的每年总发电量:a.以平面水平方式铺设太阳能电池板的每年发电总量为：3.856*106kW·h/m2b.以倾斜方式铺设的太阳能电池板的每年发电总量为：8.7*105kW·h/m2由上述的计算结果分析可知：小区内部所有居民生活用电和公共设施用电年耗电量为2.32*106千瓦时；小区所有光伏板的每年总发电量为4.726*106千瓦时；总发电量>总耗电量。因此可分析得出，本次住宅小区并网光伏发电系统的设计在理想的情况下是可以满足本小区居民的日常生活用电，和小区内部的路灯、照明和其他公共设备用电需求。而且其他多余的电量还可以供应别的用电器的用电，同时在太阳辐射充足的情况下可以将多余的电量通过城市电网卖给国家，供城市其他的用电需求。而且近些年来光伏发电系统技术正在不断完善，技术方面也在飞速进步，更多环保、廉价、高性能的单晶体硅和多晶体硅在不断地被研发出来，本次设计所采用的薄膜太阳能电池板和汉瓦都属于新一代太阳能电池技术，它具有环境友好、无污染、成本低、平均发电量高、弱光响应好等优势。2.3别墅屋顶太阳能电池板的结构和理论剖析安装在别墅区屋顶的太阳能电池板是一种新型的薄膜太阳能电池板是通过将太阳能发电芯片植入在具有柔性的太阳能薄膜当中，将其放置在表面呈曲面状的玻璃与特殊的高分子复合材料当中，因为它的形状如普通的瓦片一样因此命名为汉瓦，它具有瓦片形状的特点可以与中国传统文化相结合，它的创新设计颠覆对人们认知的传统太阳能电池板的单一形状、美观性能差等观念，可以完全替代传统的普通的防雨水用的瓦片成为一种新型的发电节能的建筑建材。汉瓦打破了对于人们对传统的太阳能电池板的认知，它可以完全与屋顶契合不会造成之前光伏发电组件的不美观性，为屋顶赋予了全新的意义与生命。具有四种不同样式的形状可以用于多种设计不同的屋顶设计，拥有黑、红、黄三种颜色可以满足客户的自己选择和自身要求。图2-1汉瓦全部安装成功以后屋顶就如同普通屋顶一样，不仅没有像传统太阳能电池板的老套单一更多是具有很高的观赏性，轻薄美观，适应承受的压力广，材料使用钢化玻璃，坚固强韧，兼顾动感的时尚美学而且时尚大气承载数千年的古典建筑的凝练，独特的科技韵味和科技内涵，呈现一种别具一格的屋顶，散发出一种艺术的美感。图2-2汉瓦安装完成整体效果在防水性能上新型薄膜太阳能芯片也是做了很好的处理，在铜铟镓硒芯片的上方还有底部都装有防水胶片和高度吻合密闭性高的玻璃，同时它瓦片一样的形状也是结合了古人的智慧，在安放瓦片之前先安装挂瓦条和顺瓦条，让瓦片上的挂钩可以完全嵌合在挂瓦条上，这样雨水就无法流入里面。图2-3汉瓦防水处理本次屋顶薄膜太阳能芯片是通过在查阅相关资料以及案例之后，再进行数据计算和数据对比进过各方面的对比层层筛选得出的。而和我们设计模型是有差异的，因为模型的比例性和加工成本加上可操作性。而在实际生活中我们本次设计所采用的各种材料都是可行的，都是因地制宜的进行过考虑的，包括当地的地理位置和天气情况，选用何种太阳能板，应该如何铺设，怎样才有更好的效率，在模型中，我们选用微型单晶体太阳能电池板来进行代替，用木板来代替整个小区环境，实物模型按比例缩小，只选取一些重要可使用的建筑物，包括三栋高层住宅小区、两栋别墅、一些人行道、走廊等一些建筑物再设有一座专门放置光伏发电系统所用的蓄电池、逆变器的模拟器，并使用一些小功率的LED灯来作为负载用电器。3发电系统的设备的选型3.1系统设计的太阳能电池板和模型制作太阳能电池板的选型①在实际情况下，在小区内部的人行道和高层住宅区的大楼屋顶可以采用单晶体硅太阳能板复合材料太阳能电池板，我选择了一款功率为18V30W，型号为XKD-127WJDE的复合单晶体硅太阳能电池板，每平方米的造价估算为200元人民币，详细参数如下图3-1所示。图3-1XKD-127WJDE的复合单晶体硅太阳能电池板表3.1XKD-127WJDE的复合单晶体硅太阳能电池板详细参数产品功率18V30W±3%开路电压21.5V±3%工作电压18.5V±3%短路电流2.5A±3%工作电流1.5A±3%产品重量2.32KG②同时高层住宅区的高层建筑外墙我们采用新型的薄膜太阳能电池板，先进行物理防水处理之后再进行铺设。我们选用由汉能集团生产的型号为GICS的多晶硅太阳能电池板，每一平方米的造价估算为700元人民币，详细参数如下图3-2所示。图3-2GICS的多晶硅薄膜太阳能电池板及其详细参数表3.2GICS的多晶硅薄膜太阳能电池板详细参数单片功率120/125/130/135/140W产品尺寸1992*792*15mm重量33KG颜色金刚黑芯片类型CIGS③在别墅区的屋顶为了使环境更加优美，利益最大化我们采用的是铜铟镓硒芯片制作而成型号为HW-MQSB-V2瓦片形状的太阳能电池板，每平方米的造价估算为800元人民币，详细参数如下图3-3所示。图3-3HW-MQSB-V2瓦片形状的太阳能电池板及其详细参数表3.3GICS的多晶硅薄膜太阳能电池板详细参数单片功率120/125/130/135/140W产品尺寸721*500*35mm重量6.5KG颜色黑色芯片类型铜铟镓硒荷载等级5400Pa产品型号HW-MQSB-V2本次设计的实物模型制作中我们选用的了一款品牌为TELESKY峰值电压为1V，峰值电流为85mA，尺寸为30mm*25mm，带有两条连接导线的小功率微型多晶体太阳能电池板，如下图3-4所示。图3-4TELESKY小功率微型多晶体太阳能电池板实物图3.2本次设计和实物制作过程中逆变器和控制器的选型（1）本次光伏发电并网系统中我们选用的是一台品牌为SUVPR的型号是NK-GP5000W220V的家用光伏发电控制器，现售价为26000元，一共需要12台。是一台采用了高科技智能逆控技术一体机，其实物图片和详细产品参数如下所示。图3-5SUVPRNK-GP5000W220V的家用光伏发电控制器表3.4SUVPRNK-GP5000W220V控制器详细参型号SUVPRNK-GP5000W220V实际功率3500W额定功率4000W保护金属外壳输出波形高频方波静态损耗>0.5A工作温度-20℃-50℃输出电压250V/400V/500V/800V/1000V/1200V工作电流150A/200A/300A尺寸500*520*900（mm）图3-5SUVPRNK-GP5000W220V控制器详细参数（2）在实物模型设计当中，我选择了一款可以锂电池通用12/24V/10A20A30A全自动光伏充电池板小型太阳能控制器，现售价为35元，实物和详细参数如下所示。图3-6全自动光伏充电池板小型太阳能控制器表3.5全自动光伏充电池板小型太阳能控制器详细参数系统电压12V-24V额定充电电流10A/20A/30A额定放点电流10A/10A/10A最高电压23V电池类型酸铅电池待机电流<10mA工作温度-35-60℃重量165g（3）在系统设计中我选用的是一台品牌为fangpusun逆变一体的产品，型号为XtenderXTH输出电压为110V220V380V的一款并网系统逆变器，每一台现售价为8000元，一共需要36台，逆变器和其详细参数如下所示。图3-7fangpusunXtenderXTH逆变器及其详细数据表3.6fangpusunXtenderXTH逆变器控制器详细参型号fangpusunXtenderXTH实际功率4500W额定功率5000W防护等级IP20静态损耗1.8W工作温度-20℃-55℃输出电压230V工作电流100A/140A尺寸230*200*500（mm）重量42KG在本次实物模型的设计中的逆变器我选用的是一台品牌为store的一款最大功率为150W的微型逆变器，现售价为45元，因为模型中的负载用电器是一些LED灯，所以我尽量选择了一些额定电流比较低的逆变器，能够满足实物需求就可以了。图3-8store150W微型逆变器表3.7store150W微型逆变器详细参数型号150W实际功率100W额定功率150W保护无任何保护输出波形高频方波输出频率20Hz输入电压DC12V输出电压AC0-110V空载电流＜0.0A尺寸58*58（mm）3.3制作实物模型过程中所需要的蓄电池选型本次实物制作过程中选用的蓄电池是一款品牌为天威，型号为12V1.125A的常用小型家用蓄电池，现售价为29元，实物和详细参数如下所示。图3-9天威12V1.125A小型蓄电池实物图表3.8天威12V1.125A小型蓄电池详情参数表品牌天威蓄电池电池种类铅酸蓄电池型号12V1.125A重量500克电压12V尺寸60*100*50（mm）容量1.3AH工作温度-10℃~+50℃3.3本次设计的经济性和可行性的分析详情如下表所示表3.9本次设计主要硬件设备价格表名称数量单价（元）总价（万元）单晶硅太阳能电池板192003005670000薄膜太阳能电池板36000070025200000汉瓦太阳能电池板36009003240000发电控制器1226000312000并网逆变器46800036800034790000表3.3本次设计主要硬件设备价格表4光伏发电系统实物模型制作4.1设计的应用分析（1）前景分析本次设计是模拟珠海当地的住宅小区光伏并网发电系统，但是在我国南方很多地区和城市都是可以实现的，加上近些年来光伏发电技术的不断完善和改进，我国的太阳能发电产业日新月异、突飞猛进，不仅仅是在住宅大楼，在城市中心的大型商业写字楼的墙面也是可以用来构建光伏发电系统的，在未来的发展过程中太阳能一定会作为人类科技进步的主要能源。但是太阳能发电也是有一定的局限性，它不是一个方案就适合于所有地区，而且我国幅员辽阔、经纬度跨度大，各个地区的光照强度、光照时长、太阳能辐射总量都各有不同，我们要根据不同地区的情况综合考虑当地的气候因素和地理因素因地制宜，制定适合且经济效益最大化的方案。在我国西北部高原地区，一年四季气候总特点为：日照时间长、温度低、太阳辐射大、昼夜温差大；夏天降水量大，经常会有冰雹、暴雨等自然灾害；冬天气候干燥、且持续时间久，一年气温低于10摄氏度的时间长达五个月之久，该地区每年太阳能辐射总量达到150-185千卡/每平方厘米。所以我们在这种高原地区建造光伏发电系统时，所选取的太阳能电池板需要考虑到防潮、防水、抗低温等各方面的因素。同时在我国的内蒙地区太阳能发电系统已经很普及了，在草原的游牧民族他们根据自己牧群而迁徙，因为自己没有固定的住所但是用电是人们生活中不可缺少的，所以早在并网式和分布式太阳能发电系统还不完善的时候，在草原上的牧民已经在使用家庭便携式太阳能发电系统，因为要经常迁徙所以在设计太阳能发电设备的时候要考虑到方便携带、易于安装且便于维修。（1）并网式光伏发电系统应用需要解决的问题①防水和排水性能：分布在不同地区的都会有不同程度的降雨，所以太阳能电池板的防水性能是必须要注意的，而且在我国的北方地区还要考虑到降雪、防冻等问题。所有太阳能电池板都有做物理防水措施，同时在安装太阳能电池板的时候我们都要将太阳能电池板倾斜放置，不仅仅是为了更够更好的吸收太阳辐射将太阳能转化为电能，同时也是考虑到倾斜放置可以构建更好的排水系统，能够使凝结在太阳能电池板表面的露水和自然降水可以有序的进入到排水系统。在北方地区冬季多有降雪，也要考虑到抗压性能，我们可以采取物理方法在太阳能表面做降低摩擦的处理，以至于让降雪无法堆积，就不会产生压力使太阳能电池板有损坏。还有就是化学防水化学防水，我们使用三防漆（部分地方又叫三防胶、防潮胶、绝缘胶、防潮漆）具有有较强的耐氧化性、热稳定性和抗老化性，能耐多种不同浓度的酸、碱、盐的腐蚀；能在常温或低温下固化。产品特点抗盐雾、防水、防霉、具有良好的电气绝缘性、耐高低温性、耐腐蚀性；渗透力强，可渗入到器件底部；良好的施工性，适合喷、刷、浸等工艺；将这种防水物质直接涂在太阳能电池板内部的电子元件和电路板上可以充分的保护线路板化学品腐蚀、盐雾、潮湿、高污染多灰尘、震动及高低温等恶劣环境中使用而不会影响其工作与讯号。这种防水措施是在任何地区任何气候都是可以适用的。②防腐蚀性能：在光伏发电系统的整个系统当中太阳能电池板是一直暴露在室外的，面临长时间的风吹日晒，室外的环境会对太阳能电池板造成很大的破坏，特别是在环境恶劣的地区就更加严重，由于经济的发展对环境的污染越来越严重，空气污染日益加剧，导致空气中的酸性增加，酸雨的危害越来越大降雨频率迅速飙升，同时在高层住宅大楼的屋顶和外墙难以清洁和处理，这就加大了对太阳能电池板防腐蚀要求，若没有达到预估要求很容易使阳能电池板轻易受损，所以我们一定要重视这个问题，一定要结合当地的环境、气候、温度已以及降雨量等多个方面综合考虑，这样才会有取得更好的成效。③清洁：所有的太阳能电池板都是安装在高层建筑的外墙或者是屋顶，在高海拔地区可能还会安装在人烟稀少的地区。那么平时裸露在室外的太阳能电池板肯定会有污渍或者有害物质跟着雨水和风吹附着在太阳能电池板的表面，它们不但会对太阳能电池板的表面有腐蚀作用，而且这些污渍堆积在光伏板的表面，覆盖透光面，从而造成光电转换的效率变低。所以我们要定期对太阳能表面进行清洁，保持光电转化的效率从而获得更多的经济收益。4.2制作实物模型需要材料：木质材料底座、导线若干、高层住宅小区模型、小户型复式独栋别墅、胶水、常用绝缘胶带、小功率LED灯、微型逆变器、控制器、蓄电池、小型太阳能电池板等。构建实物模型的原理我是将系统设计中的所有关键性建筑物按照一定比例缩小，再选取相应的实物模型将他们放置在木板上，建立一个系统，能够很直观形象的向大家展示本次实物模型的效果，但是由于是一个简易的效果图所以在美观程度上还是有所欠缺的。其工作原理如图4-1所示。图4-1实物模型光伏发电的工作原理模型底座的制作我用了一块500*500mm的木板当做实物模型的底座，然后将边角的木毛边打磨干净，便于之后实物模型的安装，详情见下图4-2所示。图4-2底座制作过程光伏发电系统三大组件的连接：先将光合硅能12A太阳能光伏控制器的输出端1用导线连接在光奈蓄电池的输入端，然后将太阳能电池板连接在控制器的输入端，相当于与太阳能电池板并联，此时按下开关，可以看到蓄电池与控制器工作正常，并且充入蓄电池中。连接图见图4.3。图4-3光伏发电三大组件的连接（5）控制器与转换器连接：在实际应用中此举是为了将太阳能光伏充电板所产生的直流电，通过逆变器（转换器）的转换，变成交流电，以供目前市面上的大多数使用交流电的大功率负载使用。连接示意见图4.4。图4-4微型逆变器与小型转换器连接示意图（6）别墅屋顶太阳能板安装：在别墅区的屋顶我将太阳能电池板每一个都串联起来，然后连接蓄电池和光伏控制器，实现将电能的储存和转化。图4-5别墅屋顶太阳能板安装乘凉亭和人行道与LED路灯的连接：将太阳能电池板安装在乘凉亭和人行道上，然后在将凉亭上和人行道上的太阳能电池板和旁边的路灯连接起来组成一个光伏发电系统。图4-6乘凉亭太阳能电池板的安装图4-7路灯与太阳能电池板的连接高层住宅大楼外墙太阳能电池板的安装：图4-8高层住宅大楼外墙太阳能电池板的安装整个模型实物图图4-9整个小区实物图5结论本次住宅小区并网光伏发电系统设计是由于近些年来科技和时代的发展对现有的可用能源的过度使用造成能源紧缺的情况出现，所以急需一种新型可持续性使用的能源的研发。本次设计是通过将太阳的辐射能转化成可以供我们直接使用的电能。同时也对一些可能出现的问题一一罗列出来并做出了解决的实施方案，并对以后的发展前景有相关的规划。这次设计的成功不仅解决了目前全球能源紧缺的紧急事态，同时也为那些物质缺乏能源短缺的地区和国家解了燃眉之急。本次设计讨论了在我国不同地区，不同气候条件下对光伏发电系统可行性进行分析，说明理论设计并不是只是全凭猜想，也是要结合实际的，本次住宅小区并网光伏发电系统设计的成功也算是对我国正在蓬勃发展的能源产业提供了微不足道的帮组。本次设计通过理论和实践证明，光伏发电系统的供电量是可以满足系统内部所用电的需求量的。而且在经济效益上也是可以在短时间内回收成本的，同时还可以为当地政府带来纯收益。用数据证明光伏发电产业可行性和经济价值性，为国内外光伏发电产业都有参考价值。在本次设计的实物制作的过程不仅是考验我们对设计的理解，同时也是为了能够更加直观立体将自己的设计理念更好的展现出来，让大家更容易接受。而且结合实际将路灯直接与乘凉亭和人行道的太阳能发电系统相连接成为一个体系，更加能够体现经济实用性和整体协调性。参考文献[1]李逢元.太阳能光伏发电应用于公用建筑的探讨[J].建筑电气,2004,23(4):3-6[2]王七斤.太阳能应用技术[D].中国社会版次：2005[3]王长贵,崔容强,周篁.新能源发电技术[M].北京:中国电力出版社,2003[4]尹春涛.绿色电力营销可再生能源发展的市场动力[J].中国能源,2004:26(1):8-15[5]中国产业信息网.2018年中国光伏发电行业发展现状及发展前景分析[J].中国新能源网，2018,04,19[6]张起森，查旭东，胡旭东.阳光的能量［J］.深度观察，2015，15.013：78-79[7]孙金凤.广汽本田自行发电[N].北京晨报，2015,02,10[8]蔡灿铭.一种太阳能电池板防水装置连环套制造方法及图纸[P].山东，37.201720139829.2017.[9]张旭平.浅谈太阳能光伏发电在民用住宅供电系统中的应用[J].中国电力教育,2011,09:85-86.[10]周 强,王金全,王春明.DC/AC在风-光-柴互补供电系统中应用的探讨[J].电气开关,2006,44(1):44-46[11]杨金焕，于化丛，葛亮编著.太阳能光伏发电应用技术[M].北京:电子工业出版社,2009[12]冯垛生，张淼，赵慧，林栅编著.太阳能发电技术与应用[M].北京：人民邮电出版社，209[13]沈辉，曾祖勤主编.太阳能光伏发电技术[M].北京：化学工业出版社，2009[14]王云亮主编.电力电子技术[M].北京：电子工业出版社，2009[15]刘寄声主编.太阳电池加工技术问答[M].北京：电子工业出版社，2009致谢在历时近三个月不懈努力中我终于把珠海某住宅小区并网光伏发电系统设计成功完成了，不仅给给我带来了很多意想不到的收获同时也是对我四年大学生活的一个美好的总结也是为我的大学的学习生活画上了完美的句号。在完成设计的过程中我也遇到了许多的困难，全球人民都笼罩在新型冠状病毒中的疫情当中，这对我去公园实地考察无形中增加许多困难，最后在人家个朋友的帮组下终于完成了实地考察。在学术问题上也遇到了瓶颈，多亏了导师的指导和帮助为我答疑解惑在查找资料的过程中，导师也给我相关的资料同时对论文整体的改进也对我有很大的帮助直到最终完成。在此，我向在我完成毕业设计的过程给过我帮助和指导的家人朋友老师表示由衷的感谢！同时我也要感谢在本次设计中所查找资料和参考文献的作者们，是他们为我在学术上的问题填补不足之处，如果没有这个资料和研究成果，我根本不可能完成这次设计。正是有这些前辈们的努力所取得的成果才为我们这个后辈提供了优秀的资源，才能够完成本来设计任务。至此，我也要感谢我的女友，她在我完成设计的过程中给予了我许多帮助不仅是生活上还是学习上都对我无微不至，为我的设计提供许多新颖独特建议，在排版和撰写上也提供了许多帮助。正所谓甘瓜蒂苦，天下物无全美。由于四年大学的学习中自己不够用心，在学术上水平有限，本次设计难免会有很多不足之处，还恳请各位老师指正！附录《JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)》2008-03DesignofaLead-AcidBatteryChargingandProtectingICinPhotovoltaicSystemLINGChao-dong,ZENGDe-you,LIGuo-gang,WANGJia-xian(CollegeofInformationScienceandEngineering,HuaqiaoUniversity,Quanzhou362021,China)

IntroductionSolarenergyasaninexhaustible,inexhaustiblesourceofenergymoreandmoreattention.Solarpowerhasbecomepopularinmanycountriesandregions,solarlightinghasalsobeenputintouseinmanycitiesinChina.Asakeypartofthesolarlighting,batterychargingandprotectionisparticularlyimportant.Sealedmaintenance-freelead-acidbatteryhasasealed,leak-free,pollution-free,maintenance-free,low-cost,reliablepowersupplyduringtheentirelifeofthebatteryvoltageisstableandnomaintenance,theneedforuninterruptedforthevarioustypesofhaswideapplicationinpowerelectronicequipment,andportableinstrumentation.Appropriatefloatvoltage,innormaluse(topreventover-discharge,overcharge,over-current),maintenance-freelead-acidbatteryfloatlifeofupto12~16yearsfloatvoltagedeviationof5%shortenthelifeof1/2.Thus,thechargehasamajorimpactonthistypeofbatterylife.Photovoltaic,batterydoesnotneedregularmaintenance,thecorrectchargeandreasonableprotection,caneffectivelyextendbatterylife.ChargingandprotectionICistheseparationoftheoccupiedareaandtheperipheralcircuitcomplexity.Currently,themarkethasnotyetreal,chargedwiththeprotectionfunctionisintegratedonasinglechip.Forthisproblem,designasetofbatterychargingandprotectionfunctionsinoneICisverynecessary.2.SystemdesignandconsiderationsThesystemmainlyincludestwoparts:thebatterychargermoduleandtheprotectionmodule.Ofgreatsignificanceforthebatteryasstandbypoweruseoftheoccasion,Itcanensurethattheexternalpowersupplytothebattery-powered,butalsointhebatteryovercharge,over-currentandanexternalpowersupplyisdisconnectedthebatteryistoputthestatetoprovideprotection,thechargeandprotectionrolledintoonetomakethecircuittosimplifyandreducevaluableproductwasteofresources.Figure1isaspecificapplicationofthisIcinthephotovoltaicpowergenerationsystem,butalsothesourceofthisdesign.Maintenance-freelead-acidbatterylifeisusuallythecyclelifeandfloatlifefactorsaffectingthelifeofthebatterychargerate,dischargerate,andfloatvoltage.Somemanufacturerssaidthatiftheoverchargeprotectioncircuit,thechargingratecanbeachievedevenmorethan2C(Cistheratedcapacityofthebattery),batterymanufacturersrecommendchargingrateofC/20~C/3.Batteryvoltageandtemperature,thetemperatureisincreasedby1°C,singlecellbatteryvoltagedrops4mV,negativetemperaturecoefficientof-4mV/°Cmeansthatthebatteryfloatvoltage.Ordinarychargerforthebestworkingconditionat25°C;chargelessthantheambienttemperatureof0°C;at45°Cmayshortenthebatterylifeduetosevereovercharge.Tomakethebatterytoextendtheworkinglife,haveacertainunderstandingandanalysisoftheworkingstatusofthebattery,inordertoachievethepurposeofprotectionofthebattery.Battery,therearefourstates:normalstate,over-currentstateoverthestateofcharge,overdischargestate.However,duetotheimpactofthedifferentdischargecurrentover-capacityandlifetimeofthebatteryisnotthesame,sothebatteryoverdischargecurrentdetectionshouldbetreatedseparately.Whenthebatteryischargingthestatealongtime,wouldseverelyreducethecapacityofthebatteryandshortenbatterylife.Whenthebatteryisthetimeofdischargestatusexceedstheallottedtime,thebattery,thebatteryvoltageistoolowmaynotbeabletorecharge,makingthebatterylifeislower.Basedontheabove,thechargeonthelifeofmaintenance-freelead-acidbatterieshaveasignificantimpact,whilethebatteryisalwaysingoodworkingcondition,batteryprotectioncircuitmustbeabletodetectthenormalworkingconditionofthebatteryandmaketheactionthebatterycannevernormalworkingstatebacktonormaloperation,inordertoachievetheprotectionofthebattery.3.Unitsmodulardesign3.1ThechargingmoduleChip,chargingmoduleblockdiagramshowninFigure2.Thecircuitryincludescurrentlimiting,currentsensingcomparator,referencevoltagesource,under-voltagedetectioncircuit,voltagesamplingcircuitandlogiccontrolcircuit.Themodulecontainsastand-alonelimitingamplifierandvoltagecontrolcircuit,itcancontroloff-chipdrive,20~30mA,providedbythedriveoutputcurrentcandirectlydriveanexternalseriesofadjustmenttube,soastoadjustthechargeroutputvoltageandcurrent.Voltageandcurrentdetectioncomparatordetectsthebatterychargestatus,andcontrolthestateoftheinputsignalofthelogiccircuit.Whenthebatteryvoltageorcurrentistoolow,thechargetostartthecomparatorcontrolthecharging.Appliancesintothetricklechargestatewhenthecut-offofthedrive,thecomparatorcanoutputabout20mAintothetricklechargecurrent.Thus,whenthebatteryshort-circuitorreverse,thechargercanonlychargeasmallcurrent,toavoiddamagetothebatterychargingcurrentistoolarge.Thismoduleconstitutesachargingcircuitchargingprocessisdividedintotwochargingstatus:high-currentconstant-currentchargestate,high-voltagechargestatusandlow-voltageconstantvoltagefloatingstate.Thechargingprocessfromtheconstantcurrentchargingstatus,theconstantchargingcurrentofthechargeroutputinthisstate.Andthechargercontinuouslymonitorsthevoltageacrossthebatterypack,thebatterypowerhasbeenrestoredto70%to90%ofthereleasedcapacitywhenthebatteryvoltagereachestheswitchingvoltagetochargeconversionvoltageVsamchargermovestothestateofcharge.